Nghiên cứu ứng dụng các phần mềm CAD CAM vào việc lập chương trình gia công các bề mặt phức tạp trên máy CNC 3 4 và 5 trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LƯƠNG QUANG KHÔI NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀN CDA/CAM VÀO VIỆC LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY CNC 3, VÀ TRỤC Chun ngành: Cơng nghệ khí NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác, trừ phần tham khảo ghi rõ luận văn Tác giả Lương Quang Khôi MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu .6 1.1.1 Tổng quan CNC .6 1.1.2 Tổng quan CAD/CAM 1.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 16 1.3 Kết luận chương I .17 Chương CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP .18 2.1 Thế bề mặt phức tạp 18 2.2 Q trình thiết kế gia cơng bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền thống 19 2.3 Quá trình thiết kế gia cơng bề mặt phức tạp có sử dụng phần mềm CAD/CAM/CNC 20 2.4 Phần mềm Pro/Engineer 21 2.4.1 Giới thiệu chung 21 2.4.2 Các khái niệm Pro/Engineer 29 2.4.3 Liên kết tham số mục đích thiết kế 30 2.4.4 Chức trợ giúp sản xuất CAM Pro/Engineer 34 2.5 Kết luận chương II 35 Chương ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PRO/ENGINEER ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP 37 3.1 Giới thiệu tổng quan sản phẩm nghiên cứu 37 3.2 Phân tích cơng nghệ sản xuất lấy mẫu dựng hình chi tiết .38 3.3 Các bước dựng chi tiết Ống nối 39 3.4 Làm chương trình gia cơng chi tiết phầm mềm Pro/Engineer 46 3.4.1 Tạo phôi cho q trình gia cơng (Workpiece) 47 3.4.2 Thiết lập máy, hệ toạ độ mặt phẳng an tồn cho q trình gia cơng .48 3.4.3 3.4.3.1 Chương trình gia cơng thơ với dao trụ φ32 50 3.4.3.2 Chương trình gia công bán tinh với dao cầu φ12 54 3.4.3.3 Chương trình gia cơng tinh với dao cầu φ6 55 3.4.4 3.5 Tạo chương trình gia cơng NC 58 Tổng kết chương III 59 Chương 4.1 Tiến hành làm chương trình gia cơng bề mặt chi tiết 50 KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 60 Gia công sản phẩm máy CNC 60 4.1.1 Máy gia công .60 4.1.2 Một số thơng số cơng nghệ dao cụ 61 4.1.3 Sản phẩm 62 4.2 Kiểm tra sản phẩm sau gia công để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công 63 4.2.1 Đo độ nhám bề mặt sản phẩm 63 4.2.2 Kiểm tra độ xác sản phẩm 66 4.2.2.1 Các ngun nhân ảnh hưởng đến độ xác gia cơng máy CNC .66 4.2.2.2 Kiểm tra đánh giá độ xác chi tiết 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 LỜI CẢM ƠN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực khí chế tạo, đời máy công cụ điều khiển chương trình số với trợ giúp máy tính, gọi tắt máy CNC, đưa ngành khí chế tạo sang thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất đại Hầu hết nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp nước ta nhiều bố trí máy cơng cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, Nhưng sở sản xuất chưa biết cách khai thác hết khả gia cơng máy Lý chủ yếu trình độ lập trình cán kỹ thuật Việt Nam cịn yếu, chương trình điều khiển máy CNC người lập trình viết tay, chưa biết sử dụng phần mềm hỗ trợ để lập trình Trong nhu cầu chế tạo sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp ngày gia tăng, đặc biệt số lĩnh vực ngành da giầy, ngành dệt, sản xuất hàng tiêu dùng, chế tạo khuôn mẫu Vì vậy, ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC vấn đề nhiều người quan tâm, công nghệ không phục vụ sản xuất đại, mà cịn góp phần nâng cao suất chế tạo sản phẩm gia cơng khí Chất lượng sản phẩm gia cơng khí khơng vấn đề độ bền, độ bóng bề mặt, mà cịn bao hàm độ xác vị trí tương quan, độ xác hình dáng hình học chi tiết gia cơng, thời gian, giá thành gia công chi tiết Để chế tạo sản phẩm khí có đủ tính trung tâm gia công CNC nhiều trục lựa chọn hiệu quả, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thời gian gia cơng Qua phân tích ta thấy việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc xây dựng lập chương trình gia cơng cho bề mặt phức tạp máy công cụ CNC điều cần thiết Với định hướng chọn thực đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc lập chương trình gia công bề mặt phức tạp máy CNC 3, trục” Nội dung luận văn gồm: - Chương 1: Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài nước giới hạn nghiên cứu - Chương 2: Công nghệ CAD/CAM/CNC việc gia công bề mặt phức tạp - Chương 3: Ứng dụng phần mềm Pro/Engineer để xây dựng làm chương trình gia cơng số bề mặt phức tạp - Chương 4: Kết gia công đánh giá chung sản phẩm Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan CNC Mặc dù máy tiện chế biến gỗ sử dụng từ lâu máy tiện gia công kim loại thực tế Henry Maudslay phát minh vào năm 1800 Nó đơn giản cơng cụ máy giữ mẩu kim loại gia công (hay phôi) bàn kẹp hay trục quay quay mẩu kim loại đó, cơng cụ cắt gia cơng bề mặt theo đường mức mong muốn Công cụ cắt nhân viên vận hành thông qua việc sử dụng tay quay hay vơ lăng Độ xác kích cỡ nhân viên vận hành điều khiển cách quan sát đĩa chia độ vô lăng di chuyển công cụ cắt theo số lượng hợp lý Mỗi chi tiết sản xuất đòi hỏi vận hành viên phải lặp lại cử động trình tự với kích thước Chiếc máy phay vận hành theo cách thức tương tự vậy, ngoại trừ cơng cụ cắt đặt trục quay Phôi lắp bệ máy hay bàn làm việc di chuyển theo công cụ cắt, qua việc sử dụng vô lăng để gia công đường mức phôi Chiếc máy phay Eli Whitney phát minh năm 1818 Những chuyển động sử dụng công cụ máy gọi trục đề cập đến trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước sau) “Z” (trên dưới) Bàn làm việc quay theo mặt ngang hay dọc, tạo trục chuyển động thứ tư Một số máy cịn có trục thứ năm, cho phép trục quay theo góc Một vấn đề dịng máy ban đầu chúng đòi hỏi nhân viên vận hành phải sử dụng vô lăng để tạo chi tiết Ngồi tính nhàm chán gây mệt mỏi thể chất, khả chế tạo chi tiết vận hành viên bị hạn chế Chỉ khác biệt nhỏ vận hành dẫn đến thay đổi kích thước đó, tạo chi tiết không phù hợp Tỉ lệ phế phẩm tạo từ hoạt động cao, gây lãng phí nguyên liệu thời gian lao động Khi số lượng sản xuất tăng lên tỉ lệ phế phẩm tăng cao, điều cần thiết phương tiện vận hành chuyển động máy cách tự động Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” hoạt động sử dụng loạt Cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua liên kết (linkage) Khi Cam quay, liên kết lần theo bề mặt mặt Cam (cam face), di chuyển công cụ cắt hay phôi qua dãy chuyển động Mặt Cam định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết tốc độ, Cam quay điều khiển tốc độ cấp dao Một số máy tồn ngày gọi máy “Swiss” (máy kiểu Thụy Sĩ), tên đồng nghĩa với gia cơng xác Thiết kế máy CNC đại bắt nguồn từ tác phẩm John T Parsons cuối năm 1940 đầu năm 1950, John Parsons quản lý hãng sản xuất hàng không thành phố Traverse, Michigan Sau Thế chiến II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, cơng việc địi hỏi phải gia cơng xác hình dạng phức tạp Đối mặt với tính phức tạp ngày cao hình dạng chi tiết vấn đề toán học kỹ thuật vậy, Parsons tìm biện pháp để giảm chi phí kỹ thuật cho cơng ty Ơng xin phép International Business Machine sử dụng máy tính văn phịng trung ương họ để thực loạt phép toán cho cánh máy bay trực thăng Cuối cùng, ông dàn xếp với Thomas J Watson, chủ tịch huyền thoại IBM, nhờ IBM làm việc với tập đồn Parsons để tạo máy điều khiển thẻ đục lỗ Như vậy, thông qua việc sử dụng máy tính IBM thời kì đầu, ơng tạo dẫn đường mức xác nhiều sử dụng phép tính tay sơ đồ Dựa kinh nghiệm này, ông giành hợp đồng phát triển “máy cắt đường mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay Đó hợp đồng với Air Force để sản xuất máy điều khiển thẻ hay băng từ có khả cắt hình dạng đường mức giống hình cánh quạt cánh máy bay Sử dụng đầu đọc thẻ máy tính điều khiển động trợ động (servomotor) xác, máy chế tạo lớn, phức tạp đắt đỏ Mặc dù vậy, làm việc cách tự động sản xuất mặt cong với độ xác cao đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp máy bay Sau đó, Parsons đến gặp kĩ sư phịng thí nghiệm thuộc Viện Cơng nghệ Massachusetts (MIT) nhờ hỗ trợ dự án Các nhà nghiên cứu MIT thí nghiệm nhiều kiểu q trình khác làm việc với dự án Air Force từ thời Thế chiến II Phịng thí nghiệm MIT nhận thấy hội tốt để mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực điều khiển cấu phản hồi Việc phát triển thành công công cụ máy CNC nhà nghiên cứu trường đại học đảm trách với mục tiêu đáp ứng nhu cầu nhà bảo trợ quân đội Như ý tưởng dùng nguyên lý điều khiển số vào máy công cụ xuất nhu cầu quân đội thực hóa Đến năm 1960, giá thành tính phức tạp máy tự động giảm đến mức độ định để ứng dụng ngành cơng nghiệp khác Những máy sử dụng động truyền động điện chiều để vận hành vô lăng vận hành dao cụ Các động nhận dẫn điện từ đầu đọc băng từ — đọc băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục hàng lỗ Vị trí thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất xung điện cần thiết để quay động với thời gian tốc độ xác, thực tế điều khiển máy giống nhân viên vận hành Các xung điện quản lý máy tính đơn giản khơng có nhớ Chúng thường gọi NC hay máy điều khiển số Một nhà lập trình sản xuất băng từ máy giống máy đánh chữ, hay xác “băng giấy” sử dụng máy tính thời kì đầu, sử dụng “chương trình” Kích cỡ chương trình xác định độ dài băng cần phải đọc để sản xuất chi tiết cụ thể Các điều khiển số dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh tiêu tốn nhiều lượng Việc sử dụng chúng khó khăn, chương trình chứa băng bìa đục lỗ, khó hiểu khơng sửa chữa Giao tiếp người máy khó khăn khơng có hình, bàn phím Sau linh kiện bán dẫn sử dụng phổ biến công nghiệp máy nhỏ gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn lượng hơn, tính sử dụng máy NC chưa cải thiện đáng kể có ứng dụng máy tính Sự xuất IC (1959), LSI (1965), vi xử lý (1974) tiến kỹ thuật lưu trữ xử lý số liệu làm nên cách mạng kỹ thuật điều khiển số máy công cụ Các phận điều khiển số máy cơng cụ tích hợp máy tính thuật ngữ CNC (Computer Numerical Control) sử dụng từ đầu thập kỷ 70 Máy CNC ưu việt máy NC thông thường nhiều mặt tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn…nhưng ưu điểm quan trọng chúng tính sử dụng, giao diện với người dùng thiết bị ngoại vi khác Các máy CNC ngày có hình, bàn phím nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với người dùng Nhờ hình người dùng thơng báo thường xuyên tình trạng máy, cảnh báo lỗi, có mơ để kiểm tra trước q trình gia cơng…Máy CNC làm việc đồng với thiết bị sản xuất khác robot, băng tải, thiết bị đo…trong hệ thống sản xuất Áp dụng điều khiển số công nghệ thông tin vào điều khiển máy công cụ tạo cách mạng cơng nghệ chế tạo khí, nhờ sản phẩm chế tạo ngày xác hơn, đẹp hơn, giá thành thấp 1.1.2 Tổng quan CAD/CAM Lịch sử phát triển CAD/CAM liên quan trực tiếp tới phát triển đồ hoạ máy tính Đương nhiên CAD/CAM bao hàm nội dung rộng lớn đồ hoạ máy tính, song hệ đồ hoạ máy tính viết tắt ICG (Interative Computer Graphics) phận CAD Lịch sử phát triển đồ hoạ máy tính diễn biến qua nhiều thời kỳ: - Một dự án quan trọng lĩnh vực đồ hoạ máy tính dự án triển khai ngôn ngữ APT Học viện Công nghệ Massachusetts vào thập kỷ 50 APT chữ viết tắt thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa "máy cơng cụ lập trình tự động" Dự án có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác định yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy cơng cụ điều khiển số Mặc dù Cấp độ nhám 10 11 12 13 14 Ra(µm) Rz(µm) Khơng lớn 84 40 20 10 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 0,02 0,01 320 150 80 40 20 10 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 Chiều dài chuẩn l (mm) 2,5 0,8 0,25 0,08 Bảng 4.1 Các cấp độ nhám - Việc đo độ bóng sau gia cơng thực máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 phịng thí nghiệm khí xác trường đại học Cơng nghiệp Hình dáng bên ngồi máy đo hình 4.6 Hình 4.6 Máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 64 - Đây sơ đồ đầu đo để thực việc đo độ bóng Chiều dài chuẩn để thực lấy mẫu kết đo L = 4(cm) Chiều tiến dầu đo từ vào hình vẽ 4.7 Hình 4.7 Đầu đo thực đo độ bóng Hình 4.8 Vị trí đo độ nhám Kết đo: Vị trí Ra (µm) Số 0.18 Số 0.21 Số 0.22 65 Như vậy, sau dùng máy đo để kiểm tra số vị trí bề mặt chi tiết ta thấy: - Chất lượng bề mặt chi tiết tốt - Độ nhám trung bình đạt Ra = 0,19 µm 4.2.2 Kiểm tra độ xác sản phẩm 4.2.2.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác gia cơng máy CNC Độ xác máy: Độ xác máy trạng thái khơng tải gọi độ xác hình học Tuỳ theo độ xác máy CNC người ta chia chúng loại: - Máy có độ xác bình thường - Máy có độ xác tương đối cao - Máy có độ xác cao - Máy có độ xác cao Nếu so sánh độ xác gia cơng máy đó, ta có tỷ lệ sau: giả sử dung sai loại máy thứ dung sai gia công máy loại thứ 0,6; máy loại thứ ba 0,4 máy loại thứ tư 0,25 Khi kiểm tra độ xác máy người ta xác định: - Độ xác hình học vị trí tương quan bề mặt để định vị chi tiết gia công dụng cụ cắt - Độ xác chuyển động cấu chấp hành máy cấu dẫn hướng - Độ xác vị trí trục quay độ xác dịch chuyển cấu chấp hành mang chi tiết dụng cụ cắt - Độ xác độ nhám bề mặt gia cơng Ngồi ra, độ xác máy CNC đặc trưng yếu tố như: độ xác định vị vị trí đường thẳng cấu chấp hành thay đổi hướng chuyển động; độ xác chuyển vị trí ban đầu cấu chấp hành; khả dịch chuyển ổn định cấu chấp hành đến điểm xác định; độ xác nội suy đường cong vị trí ổn định dao sau thực chạy dao tự động 66 Độ xác hệ thống điều khiển: - Sai số nội suy chế độ nội suy: Sai số nội suy có ảnh hưởng đáng kể đến sai số gia cơng Đối với nội suy sai số hình học (sai số quỹ đạo thực so với quỹ đạo định) phụ thuộc vào góc nghiêng quỹ đạo so với trục toạ độ không vượt giá trị xung ∆ = 0,1mm, ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Đối với máy CNC hệ giá trị ∆ khoảng 0,001 ÷ 0,002mm, không ảnh hưởng nhiều đến sai số gia công, nhiên ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Một loại sai số khác không phụ thuộc vào nội suy lại xuất chế độ nội suy Nguyên nhân sai số sai số chu kỳ truyền động cấu chạy dao Cụ thể, sai số xuất nguyên nhân: dao động đọc sai số bước trục vít me; sai số tích luỹ bánh đatric phản hồi; độ không đồng tâm trục hệ: động chạy dao – hộp giảm tốc – trục vít me-đatric Khi gia cơng theo toạ độ sai số thể độ không đồng cấu chạy dao (lượng chạy dao thay đổi chút ít) chúng khơng ảnh hưởng đến sai số gia công độ nhám bề mặt Tuy nhiên, gia công theo nhiều toạ độ lúc (chế độ nội suy theo nhiều trục) chuyển động khơng theo trục ảnh hưởng đến sai số gia công độ nhám bề mặt - Sai số phương pháp xấp xỉ: Khi ứng dụng nội suy đường thẳng để gia công chi tiết theo coutour phải dùng phương pháp xấp xỉ để xác định toạ độ điểm gây sai số gia công Để giảm sai số gia công phải giảm bước xấp xỉ, nghĩa giảm ∆φ Sai số gá đặt phôi: Như biết giáo trình “cơng nghệ chế tạo máy” khơng tính đến sai số đồ gá sai số gá đặt … xác định tổng sai số chuẩn … sai số kẹp chặt Đối với chi tiết dạng hộp để đạt độ xác cao nhất, theo khái niệm cơng nghệ truyền thống chuẩn đo lường chuẩn định vị phải trùng 67 Như vậy, để đạt kích thước ngun cơng thứ (hay bước thứ nhất) ta phải gia công mặt chuẩn (cũng mặt chuẩn đo lường) Tuy nhiên máy CNC đạt độ xác cao lần gá ta gia công tất mặt chuẩn đo lường tất mặt phẳng khác có kích thước xác định từ mặt chuẩn đo lường Như vậy, với trường hợp gia cơng lần gá dùng mặt phẳng phụ để làm chuẩn định vị, chí bề mặt khơng gia cơng (hoặc chưa gia cơng) Điều có ý nghĩa quan trọng gia công chi tiết trung tâm gia công Nếu biến dạng tất chi tiết loạt xác định xác kích thước điều chỉnh máy có lệnh bù hiệu chỉnh dao Tuy nhiên, vật liệu chi tiết không đồng lực kẹp không ổn định sinh sai số kẹp chặt Sai số điều chỉnh dao: Các thiết bị đo lường đại có độ xác cao (thang chia độ đạt tới 0,001mm) độ phóng đại hình chiếu tới 30 lần Tuy nhiên, độ xác thiết bị đo lường cao điều chỉnh dao có sai số Sai số sinh do: sai số dụng cụ đo (δ1…δ8) sai số kẹp chặt dao máy điều chỉnh để đạt kích thước (δ0…δ8) Sai số điều chỉnh máy: Sai số điều chỉnh máy xác định tổng hợp điều chỉnh dao, điều chỉnh cấu máy đồ gá có tính đến yếu tố xuất q trình gia cơng để đạt kích thước với dung sai yêu cầu Vị trí tương quan hệ thống cơng nghệ (máy-dao-đồ gá-chi tiết) gọi “kích thước điều chỉnh” Sai số điều chỉnh máy δ… hiệu giá trị giới hạn “kích thước điều chỉnh” phụ thuộc vào: sai số điều chỉnh dao δ…; sai số vị trí điểm chương trình δ…; sai số chi tiết cắt thử δ… độ lệch tâm phân bố chi tiết cắt thử so với tâm phân bố lúc điều chỉnh δ… 68 Độ xác điều chỉnh máy tăng số chi tiết cắt thử tăng Tuy nhiên, gia cơng loạt nhỏ chi tiết số chi tiết cắt thử cho phép 1, để đạt yêu cầu phải xác định xác vị trí điểm chương trình sử dụng sai số hiệu chỉnh dao thích hợp Sai số chế tạo dao: Khi tiện, bề mặt gia cơng tạo hình điểm khác nằm phần cung tròn đỉnh dao: r-bán kính cung trịn, mặt trụ tạo hình điểm A; mặt đầu tạo hình điểm B Các yếu tố ln ln tính đến lập trình gia cơng mặt mặt cong Khi gia công mặt côn cần đưa vào chương trình giá trị hiệu chỉnh a theo trục Z Nếu bán kính đỉnh dao thực tế khác bán kính đỉnh dao lập trình xuất sai số gia cơng chi tiết Độ mịn dao: Độ mịn dao có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công đặc biệt chế tạo chi tiết từ vật liệu chịu lửa vật liệu có độ bền cao Chỉ tiêu mịn kích thước hd diện tích mịn theo mặt sau, cịn độ mịn kích thước hp giá trị mà chiều dài dao giảm xuống sau thời gian làm việc Như vậy, dao bị ngắn đường kính tăng lên Độ mòn dao sai số hệ thống thay đổi Ta thấy lần điều chỉnh dao thứ trường phân bố kích thước 6σ lệch khoảng so với giới hạn dung sai δ Sau thời gian T1 trường phân bố kích thước khơng thay đổi tâm phân bố xê dịch giá trị ∆C0: ∆C0 = ∆C1 = D1 – D0 (do độ mòn dao gây ra) Sau khoảng thời gian T1 tâm phân bố lại xê dịch giá trị ∆C1 Sai số hệ thống tổng cộng là: ∆C2 = 2∆C1 Để cho kích thước gia cơng khơng vượt ngồi phạm vi dung sai sau thời gian người ta phải điều chỉnh lại dao (gọi vi chỉnh) Nhìn chung, sai số hệ thống thay đổi xác định theo công thức: ∆C = tgα.T (tgα cường độ mịn kích thước dao) 69 Vi chỉnh thực tay tự động Khi vi chỉnh tay cho máy CNC cơng nhân sau khoảng thời gian định (hoặc sau số chi tiết gia công) phải thực khai báo hiệu chỉnh dao Đối với vi chỉnh tự động hiệu chỉnh dao khai báo chương trình lập sẵn Độ cứng vững hệ thống công nghệ: Như biết, theo giáo trình “Cơng nghệ chế tạo máy” hệ thống cơng nghệ bao gồm: máy-dao-đồ gá-chi tiết gia cơng Trong q trình gia cơng hệ thống biến dạng đàn hồi tác dụng lực cắt Ngồi ra, lực cắt cịn gây biến dạng tiếp xúc chi tiết hệ thống công nghệ Biến dạng đàn hồi biến dạng tiếp xúc có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Sai số gia công giảm dần qua nguyên công tỉ lệ sai số sau trước gia cơng gọi hệ số xác hố K: K = ∆b/∆a Ở đây: - ∆a sai số trước gia công; - ∆b sai số sau gia công Hệ số K luôn nhỏ 1, ngun cơng (hay bước) cần phải giảm lượng dư chiều sâu cắt Để nâng cao độ xác gia cơng phải thực quy trình cơng nghệ qua nhiều ngun cơng (hay nhiều bước), nhiên máy có độ cứng vững cao ta giảm số ngun cơng (hay số bước) mà đảm bảo độ xác yêu cầu Các máy CNC có độ cứng vững cao máy vạn thông thường khoảng 40 – 50%, điều kiện gia cơng độ xác đạt máy CNC cao Sai số tổng cộng chi tiết gia công máy CNC: Sai số gia cơng máy CNC chia ba nhóm sau đây: sai số kích thước (∆a): sai số hình dạng (∆b) sai số hệ thống tích luỹ (∆c) Sai số tổng cộng xác định theo công thức: ∆ = ∆a2 + ∆b2 + ∆c2 Lần lượt xét sai số trên: 70 ∆a1 – sai số kích thước sinh sai số hệ thống điều khiển ∆a2 – sai số kích thước sinh sai số tái tạo chương trình ∆a3 – sai số kích thước sinh sai số định vị vị trí ∆a4 – sai số kích thước sinh sai số cấu chạy dao ∆a5 – sai số kích thước sinh sai số cấu truyền động máy ∆a6 – sai số kích thước sinh sai số chuẩn bị chương trình ∆a7 – sai số kích thước sinh sai số nội suy ∆a8 – sai số kích thước sinh sai số lập trình ∆a9 – sai số kích thước sinh sai số điều chỉnh máy 10 ∆a10 – sai số kích thước sinh sai số kiểm tra điều chỉnh máy 11 ∆a11 – sai số kích thước sinh sai số kẹp chặt đầu gá dao quay đầu rơvônve 12 ∆a12 – sai số kích thước sinh sai số gá đặt cấu điều chỉnh dao 13 ∆a13 – sai số kích thước sinh sai số điều chỉnh dao sơ (trong cấu điều chỉnh dao) 14 ∆a14 – sai số kích thước sinh sai số gá đặt phôi 15 ∆a15 – sai số kích thước sinh sai số đồ gá 16 ∆a16 – sai số kích thước sinh sai số kẹp chặt phôi 17 ∆a17 – sai số kích thước sinh sai số định vị phơi 18 ∆b1 – sai số hình dáng sinh sai số hình học chi tiết máy 19 ∆b2 – sai số hình dáng sinh sai số hình học cấu lắp ráp máy 20 ∆b3 – sai số hình dáng sinh sai số hình học dao 21 ∆b4 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi hệ thống công nghệ 22 ∆b5 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi máy 23 ∆b6 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi dao 24 ∆b7 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi đồ gá 25 ∆b8 – sai số hình dáng sinh mịn dao 26 ∆b9 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt đồ gá 71 27 ∆b10 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt máy 28 ∆b11 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt dao 29 ∆b12 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt chi tiết gia công 30 ∆c1 – sai số hệ thống tích luỹ sinh mịn dao 31 ∆c2 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng đồ gá 32 ∆c3 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng nhiệt máy 33 ∆c4 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng nhiệt dao 4.2.2.2 Kiểm tra đánh giá độ xác chi tiết Việc kiểm tra lại độ xác sản phẩm thực máy đo ATOS I (2M) Trung tâm dịch vụ công nghệ 3D (3D TECH) Hình 4.9 Thiết bị Scan 3D ATOS I Một số thơng số kỹ thuật máy: Số điểm đo lần scan 2.000.000 (điểm) Thời gian lần scan 1,3 (giây) Thể tích đo nhỏ 40 x 30 x 30 (mm) Thể tích đo lớn 1000 x 800 x 800 (mm) Khoảng cách điểm đo 0,06 – 0,25 (mm) 72 Hình 4.10 Hình ảnh quét sản phẩm Hình 4.11 Dữ liệu điểm 73 Hình 4.12 So sánh sai số chi tiết gia công với hình vẽ gốc - Trên hình 4.12 thể sai số chi tiết gia cơng so với hình vẽ gốc Qua màu sắc hình ta thấy chi tiết gia cơng đạt độ xác cao Sai số lớn khoảng 4% so với chi tiết thiết kế - Theo kết so sánh ta thấy sai số chủ yếu tập trung số vị trí mà cụ thể giao bề mặt Sở dĩ có sai số có sai số hình học dao Ở nơi mà bán kính dao nhỏ bán kính góc lượn dao hồn tồn gia cơng Ngược lại, nơi mà bán kính dao lớn bán kính góc lượn dao khơng thể gia cơng vào 74 Điều có nghĩa bán kính dao gia cơng nhỏ sai số sinh nhỏ, cịn bán kính dao gia cơng lớn sai số gia cơng lớn Hình 4.13 Sai số gia công – Biên dạng lập trình; – Điểm cắt lý thuyết; – Lưỡi cắt lý thuyết dụng cụ; – Lưỡi cắt thực dụng cụ; – Góc biên dạng, khơng gia cơng bán kính lưỡi cắt - Như vậy, để xử lý sai số việc sửa nguội sau gia cơng xong điều khó tránh khỏi Tuy nhiên, cách tốt ta nên xử lý chúng trình thiết kế sản phẩm, hạn chế mức tối đa góc chết sản phẩm Đồng thời q trình gia cơng nên sử dụng dao cụ tốt 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Công nghệ CAD/CAM/CNC bước nhảy vọt ngành cơng nghiệp khí, mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật to lớn, giúp giảm thiểu sức lao động Nhưng để đạt hiệu lại địi hỏi trình độ sản xuất cao kỹ sư công nhân đứng máy Tuy cơng nghệ có bước phát triển mạnh mẽ nước có cơng nghiệp phát triển, nước ta việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM nhiều bất cập điều kiện thiết bị người Đứng trước nhu cầu vậy, thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc lập chương trình gia cơng bề mặt phức tạp máy CNC 3, trục” Các kết nghiên cứu luận văn đáp ứng tốt mục tiêu, yêu cầu, nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra: - Lựa chọn công cụ CAD/CAM hợp lý để trợ giúp thiết kế, lập trình gia cơng - Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm Pro/Engineer nhằm xây dựng vẽ 2D, 3D làm cho chương trình NC để gia cơng máy CNC - Qua q trình thiết kế, gia cơng sản phẩm Ống nối, với trợ giúp phần mềm CAD/CAM, việc khai thác công cụ đại Pro/Engineer tiến bước quan trọng - Các nội dung thực luận văn đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn Kiến nghị: - Trên sở kết đạt luận văn, tiếp tục nghiên cứu ứng dụng khác Pro/Engineer - Phát triển tiếp kết nghiên cứu đạt luận văn để thiết kế, chế tạo chi tiết phức tạp công cụ CAD/CAM/ máy CNC 76 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn - TS Trương Hồnh Sơn tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực đề tài Thầy truyền tải cho em thấy yếu tố cần thiết hoạt động nghiên cứu Thầy tham gia thảo luận đề xuất giải pháp cho vấn đề liên quan Đồng thời, thầy cung cấp cho em nhiều tư liệu chuyên môn quan trọng để tìm hiểu sâu tồn diện đề tài giao Xin chân thành cảm ơn cộng tác hỗ trợ từ Trung tâm Thực hành Cơ khí – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cán cơng tác Trung tâm giúp đỡ tận tình trình thực nghiệm luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2010 Lương Quang Khôi 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Zeid Ibrahim (1991), CAD/CAM Theory and Practice, Department of Mechanical Engineering Northeastern University, Singapore Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lưu Văn Nhang (2001), Tự động hóa q trình sản xuất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tạ Duy Liêm (2005), Kỹ thuật điều khiển điều chỉnh lập trình khai thác máy cơng cụ CNC, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Trung Thực, Hoàng Phương, Thái Sơn (2002), Hướng dẫn thực hành Pro/Engineer 2001, Nhà xuất Lao Động – Xã Hội, Hà Nội Mitutoyo, SJ-201P Surface roughness tester, Mitutoyo Comrporation Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy CNC GV503 78 ... độ mặt phẳng an tồn cho q trình gia công .48 3. 4 .3 3 .4 .3. 1 Chương trình gia cơng thơ với dao trụ ? ?32 50 3. 4 .3. 2 Chương trình gia cơng bán tinh với dao cầu φ12 54 3. 4 .3. 3 Chương. .. Quá trình thiết kế gia công bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền thống 19 2 .3 Q trình thiết kế gia cơng bề mặt phức tạp có sử dụng phần mềm CAD/ CAM/ CNC 20 2 .4 Phần mềm. .. Chương trình gia cơng tinh với dao cầu φ6 55 3. 4. 4 3. 5 Tạo chương trình gia cơng NC 58 Tổng kết chương III 59 Chương 4. 1 Tiến hành làm chương trình gia cơng bề mặt chi tiết 50